一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置。包括：主供氢管路和氢气再循环管路，主供氢管路通过温度传感器、加热装置、调压阀组和压力传感器等器件调节该装置的出气口处的氢气的压力，温度，湿度，并实时监测氢气的这些状态量，通过算法计算消耗的氢气的质量。氢气再循环管路分离掉该装置的出气口处排出的氢气的水分、空气，把剩余氢气加压再并入主供氢管路。本发明专利技术提供的装置中的主供氢管路可以实时监测氢气的温度、压力、流量，并通过算法计算出消耗的氢气量，通过调压阀组可以调节入口氢气的压力和流量，通过加热装置可以调节入口氢气的温度，以达到燃料电池的最佳工作状态。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置
本专利技术涉及燃料电池汽车
，尤其涉及一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置。
技术介绍
能源短缺和生态环境恶化是二十一世纪人类面临的两大难题，大力发展新能源汽车是应对这两大难题的重大战略举措。在众多的新能源汽车中,燃料电池汽车因其具有零排放(或低排放),能减少因机油泄漏带来的水污染以及因温室气体过度排放带来的空气污染,燃料利用率高,运行平稳且无噪声等诸多优点而被认为是未来汽车工业可持续发展的重要方向,是解决全球能源问题和气候变化的理想方案。长期以来,各国政府和主要汽车集团都高度重视并投入大量资金,用于新能源汽车的研发、试验和市场培育。2009年,欧盟批准燃料电池联合行动计划,该计划拿出了4.7亿欧元,用于支持对燃料电池汽车及周边基础设施进行的持续研究。日本是进行燃料电池汽车相关研究的最主要国家,日本政府非常重视燃料电池汽车及新能源研发,在过去的30年间,先后投入上千亿日元用于燃料电池汽车和新能源的基础科学研究、技术攻关和示范推广。隶属于经产省的燃料电池商业化组织(FCCJ)先后于2009年7月和2010年7月发布了《燃料电池汽车和加氢站2015年商业化路线图》,明确指出2011至2015年开展燃料电池汽车技术验证和市场示范,随后进入商业化示范推广前期。美国政府对燃料电池汽车的支持在布什任职期间达到顶峰,在奥巴马政府期间,美国能源部宣布从美国振兴计划(AmericanRecoveryandReinvestmentActFunding)中拨款4190万美元支持燃料电池特种车的研发和示范,另在2011年美国财政预算中安排5000万美元用于燃料电池的技术研发。此外,加拿大、韩国、澳大利亚、巴西、法国和英国等国家政府积极支持燃料电池汽车和氢能研发。2009年,戴姆勒、福特、通用、丰田、本田和现代汽车6个世界主要汽车公司签署备忘录,持续开展燃料电池汽车研发,计划于2015大力推广燃料电池汽车,并快速形成几十万辆燃料电池汽车保有量。与此同时,在德国交通部长见证下,德国巴符能源公司(德国第三大电力公司)、奥地利OMV石油公司、壳牌公司、法国道达尔公司(全球第四大石油化工公司)和瑞典Vattenfall(欧洲第五大能源公司)等全球大型能源公司签订备忘录,决定在德国建设燃料电池汽车基础设施以促进燃料电池汽车在德国的推广。在“十五”、“863”计划电动汽车关键技术重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车重大项目支持下,我国的燃料电池汽车相关技术研发取得了重要进展,目前已掌握了质子交换膜电池、燃料电池驱动电机、储氢与供氧系统、DC/DC变换器等关键零部件的核心技术,具有百量级动力系统平台,拥有燃料电池汽车整车生产能力。由清华大学与多家单位联合研发的燃料电池城市客车,由上海交通大学联合苏州金龙、神力科技等科研和企业共同研制的氢燃料电池公交客车,已成功服务于北京奥运会和上海世博会。随着国内燃料电池汽车研究工作的深入、示范运行范围的不断扩大和租赁使用的开展，对燃料电池汽车性能的评价方法也提出了越来越紧迫的要求。而燃料消耗量的准确测量和经济性评价又在燃料电池汽车性能评价中处于十分重要的地位。目前，针对燃料电池汽车经济性评价的方法尚处于试验阶段，在该研究领域，得到普遍认可的试验方法包括质量称重法、温度压力法和流量计法。现有的燃料电池汽车燃料供给系统的缺点如下：1：燃料供给系统相对简单，一般无氢气再循环系统，这也使得燃料电池汽车的行驶里程受限，同时氢气是可燃性气体，不加控制的排放易引起爆炸危险，需要安全处置。2.现有氢气再循环系统没有考虑出口氢气掺杂空气、水分的情况；理论上这样的再循环氢气如果不再进行进一步处理是无法达到氢燃料电池的入口氢气浓度，使用这样的再循环氢气，电池的性能会下降，无法达到工作要求，甚至产生危险。3.现有供氢管路不能实时监测氢气的状态，调节入口氢气的温度、压力、流量，不能同时测量消耗的氢气质量。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置，以实现对燃料电池汽车的氢气燃料进行有效的实时监测与再循环利用。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置，包括：主供氢管路，所述主供氢管路包括串联连接的氢气瓶组、高压汇集块、汇集块快速接头、第一气动开关阀、过滤器，以及设置在所述过滤器之后的加热装置和第二温度传感器，所述加热装置和所述第二温度传感器电路连接；所述装置的出气口连接燃料电池的入气口，所述第二温度传感器检测所述装置的出气口处的氢气温度，将检测得到的温度值反馈到所述加热装置，所述加热装置根据反馈得到的温度值控制所述主供氢管路中的气体的加热温度，保证氢气温度在设定范围内波动。进一步地，所述装置还包括串联连接的氮气瓶和氮气瓶快速接头，以及两位三通气动换向阀，所述汇集块快速接头和所述氮气瓶快速接头分别通过不同的支路接入所述两位三通气动换向阀，所述两位三通气动换向阀再和所述第一气动开关阀、过滤器串联连接。进一步地，在所述主供氢管路中所述过滤器之后还设置有第一温度传感器、第一压力传感器和热式气体流量计，所述第一温度传感器、第一压力传感器、热式气体流量计与所述主供氢管路中的被测气体直接接触，所述第一温度传感器检测所述主供氢管路内流过氢气的温度，所述第一压力传感器检测所述主供氢管路内流过氢气的压力，所述气体流量计检测所述主供氢管路内流过氢气的流量；所述第一温度传感器、所述第一压力传感器和所述热式气体流量计与处理器电路连接，所述第一温度传感器将检测得到的氢气的温度值传输给处理器，所述第一压力传感器将检测得到的氢气的压力值传输给处理器，所述气体流量计将检测得到的氢气的流量值传输给处理器，所述处理器根据接收到的温度值、压力值和流量值计算出所述装置消耗的氢气质量。进一步地，所述处理器，具体用于根据接收到的气体流量计传输过来的流量值，在每流经设定体积的气体后，控制温度传感器、压力传感器分别测量一次气体的温度值、压力值，并将温度传感器传输过来的温度值、压力传感器传输过来的压力值进行存储；设所述温度传感器、压力传感器进行n次测量后，处理器存储的温度值为Ti、压力值为Pi，i＝1，2，3，…，n；处理器通过下式计算所述装置中氢气的消耗量ΔM：其中Ci为Pi，Ti下的参考系数。进一步地，在所述主供氢管路中所述过滤器之后还设置有调压阀组和第二压力传感器，所述调压阀组和所述第二压力传感器电路连接，所述第二压力传感器检测装置的出口处的氢气压力，将检测得到的氢气压力值反馈到所述调压阀组，所述调压阀组根据反馈得到的氢气压力值控制主供氢管路中氢气的压力。进一步地，在所述主供氢管路中所述调压阀组之后还设置有串联连接的第二开关阀和加湿器，第二开关阀和加湿器组成的支路和第三开关阀并联；当燃料电池为非自增湿类型，则选择接通第二开关阀，关闭第三开关阀，当燃料电池为自增湿类型，则选择接通第三开关阀，关闭第二开关阀。进一步地，所述装置还包括氢气再循环管路，所述氢气再循环管路的入气口连接所述燃料电池的出气口，所述氢气再循环管路包括互相串联连接的循环风机和第三压力传感器，所述第三压力传感器检测所述循环风机的后续管道的气体压力，将检测得到的气体压力值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置，其特征在于，包括：主供氢管路，所述主供氢管路包括串联连接的氢气瓶组、高压汇集块、汇集块快速接头、第一气动开关阀、过滤器，以及设置在所述过滤器之后的加热装置和第二温度传感器，所述加热装置和所述第二温度传感器电路连接；所述装置的出气口连接燃料电池的入气口，所述第二温度传感器检测所述装置的出气口处的氢气温度，将检测得到的温度值反馈到所述加热装置，所述加热装置根据反馈得到的温度值控制所述主供氢管路中的气体的加热温度，保证氢气温度在设定范围内波动。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置，其特征在于，包括：主供氢管路，所述主供氢管路包括串联连接的氢气瓶组、高压汇集块、汇集块快速接头、第一气动开关阀、过滤器，以及设置在所述过滤器之后的加热装置和第二温度传感器，所述加热装置和所述第二温度传感器电路连接；所述装置的出气口连接燃料电池的入气口，所述第二温度传感器检测所述装置的出气口处的氢气温度，将检测得到的温度值反馈到所述加热装置，所述加热装置根据反馈得到的温度值控制所述主供氢管路中的气体的加热温度，保证氢气温度在设定范围内波动。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括串联连接的氮气瓶和氮气瓶快速接头，以及两位三通气动换向阀，所述汇集块快速接头和所述氮气瓶快速接头分别通过不同的支路接入所述两位三通气动换向阀，所述两位三通气动换向阀再和所述第一气动开关阀、过滤器串联连接。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述主供氢管路中所述过滤器之后还设置有第一温度传感器、第一压力传感器和热式气体流量计，所述第一温度传感器、第一压力传感器、热式气体流量计与所述主供氢管路中的被测气体直接接触，所述第一温度传感器检测所述主供氢管路内流过氢气的温度，所述第一压力传感器检测所述主供氢管路内流过氢气的压力，所述气体流量计检测所述主供氢管路内流过氢气的流量；所述第一温度传感器、所述第一压力传感器和所述热式气体流量计与处理器电路连接，所述第一温度传感器将检测得到的氢气的温度值传输给处理器，所述第一压力传感器将检测得到的氢气的压力值传输给处理器，所述气体流量计将检测得到的氢气的流量值传输给处理器，所述处理器根据接收到的温度值、压力值和流量值计算出所述装置消耗的氢气质量。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述处理器，具体用于根据接收到的气体流量计传输过来的流量值，在每流经设定体积的气体后，控制温度传感器、压力传感器分别测量一次气体的温度值、压力值，并将温度传感器传输过来的温度值、压力传感器传输过来的压力值进行存储；设所述温度传感器、压力传感器进行n次测量后，处理器存储的温度值为Ti、压力值为Pi，i＝1，2，3，…，n；处理器通过下式计算所述装置中氢气的消耗量ΔM：消耗量ΔM单位为千克，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：田颖，刘凯，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11